盖世汽车讯 一项使锂离子电池更安全、更强大的新兴技术涉及使用固体而非液体电解质，这些材料使离子能够在设备中移动并产生电能。据外媒报道，德克萨斯大学达拉斯分校（University of Texas at Dallas，UTD）的研究人员及其同事发现，在两种固体电解质之间混合小颗粒可以产生一种称为“空间电荷层（space charge layer）”的效应，即电荷在两种材料界面处积累。

图片来源： 期刊《ACS Energy Letters》

这一发现可能有助于开发采用固体电解质的电池，即固态电池，用于移动设备和电动汽车等应用。研究人员的研究成果发表在期刊《美国化学学会能源快报（ACS Energy Letters）》上。

埃里克·琼森工程与计算机科学学院（Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science）材料科学与工程助理教授、该研究的共同通讯作者Laisuo Su博士表示，当不同的固体电解质材料发生物理接触时，由于每种材料的化学势不同，它们的边界上会形成一层带电粒子（或称离子）聚集的薄层。Su博士表示，这层薄层有助于创建通道，使离子更容易穿过界面。

“想象一下，在配方中混合两种成分，意外地获得了比单独使用任何一种成分都更好的效果，”Su教授说道。“这种效应增强了离子的运动，使其超越了任何一种材料单独使用所能达到的水平。这项发现提出了一种设计更佳固体电解质的新方法，即精心选择能够以增强离子运动的方式相互作用的材料，从而有可能制造出性能更佳的固态电池。”

这项研究是UTD“推进电池和能源商业化和国家安全”（BEACONS）计划的一个项目，该计划于2023年启动，旨在开发和商业化新型电池技术和制造工艺，提高关键原材料的国内供应，并为工业界培训高素质人才。

“固态电池技术是我们BEACONS中心下一代电池化学研究的一部分，预计它将使先进的电池系统能够提升国防应用无人机的性能，”材料科学与工程教授、BEACONS中心主任兼该研究的共同通讯作者Kyeongjae Cho博士说道。

目前消费产品中使用的大多数锂离子电池都含有易燃的液体电解质，可能存在安全问题。尽管传统锂离子电池的储能能力已达到理论极限，但Su表示，固态电池有望产生和储存比液体电解质电池高出两倍以上的电量，而且由于不易燃，因此更安全。

然而，固态电池的开发面临挑战，因为离子在固体材料中移动更加困难。研究人员研究了固态电解质化合物氯化锆锂和氯化钇锂的性能，并提出了一个理论来解释混合这些材料为何能提高离子活性。

“界面形成了独特的离子传输通道，”Su教授说道。Su教授和其他研究人员计划继续研究界面的组成和结构如何提高离子电导率。